光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法及狀態信號的生成裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法及狀態信號的生成裝置，檢測方法步驟為：1）當光控晶閘管承受正向電壓時，對晶閘管的電壓狀態進行采集并穩定在穩壓值內，整形后得到晶閘管狀態信號，轉化為光信號后發出；2）接收晶閘管的狀態信號與觸發控制信號進行相與并在檢測脈沖的控制下生成過壓檢測結果；3）讀取過壓檢測結果，判斷過壓保護是否動作；狀態信號的生成裝置包括：位于每個晶閘管級中光控晶閘管兩端的第一檢測電路、第二檢測電路，分別檢測兩個光控晶閘管中對應的光控晶閘管的電壓狀態，輸出晶閘管狀態信號。本發明具有實現方法簡單、檢測結果精確、有利于延長光控晶閘管的使用壽命、方便進行判斷的優點。
【專利說明】光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法及狀態信號的生成裝
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶閘管領域，尤其涉及一種光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法及狀態信號的生成裝置。
【背景技術】
[0002]光控晶閘管相比普通晶閘管具有直接光觸發、內置過壓保護裝置兩大優點，從而減少了觸發部分的功率消耗和外部引線，解決了觸發時的電磁干擾等難題。自問世以來廣泛應用于可靠性要求、工作電壓等級更高的高壓直流輸電系統和工業變流領域。
[0003]在SVC (Static Var Compensator ,靜止無功補償裝置)中米用多個光控晶閘管串聯結構，在正常工作條件下，其內置的過壓保護裝置不會動作，當觸發光纖損壞或其他原因導致不能觸發某一個光控晶閘管時，這個晶閘管將承受過壓的電壓；當正向電壓大于其內部的預設值后，強制觸發光控晶閘管，以避免高壓擊穿。如果長期工作于該狀態，容易減少光控晶閘管的使用壽命，因此有必要對光控晶閘管的過壓保護功能進行監測，判斷其是否動作。
[0004]普通晶閘管的過壓保護通常是在外部上增加過壓保護功能的電路，并在增加的電路上進行判斷是否動作，光控晶閘管則在內部集成了過壓保護功能，不需要增加額外的電路，因此普通晶閘管上判斷過壓保護是否動作的檢測方法不適用于光控晶閘管。
[0005]中國專利申請CN 102820874A公開了一種用于光控晶閘管的觸發電路，包括電源處理回路、光接收回路、檢測回路、光發射回路、驅動回路、邏輯回路和激光管串，采用可編程邏輯器件實現多種檢測和觸發邏輯。該方案中光控晶閘管的觸發電路只能檢測電路本身電源故障和驅動回路故障，并不能判斷光控晶閘管的過壓保護是否發生。
[0006]中國專利申請CNl0176441OA公開了一種光控晶閘管閥組觸發電路，包括光電隔離電路、脈沖電路1、脈沖電路2、合成電路、驅動電路。觸發輸入脈沖通過光電隔離電路，將光信號轉換為電信號并經過隔離放大，同時通過脈沖電路I和脈沖電路2，輸出整形后送入合成電路，變為一個強觸發信號，通過光纖觸發光控晶閘管。該方案只對觸發電路本身進行故障檢測，并不能判斷光控晶閘管的過壓保護是否發生。
[0007]中國專利申請CN 201584765U公開了一種光控水冷晶閘管監測保護電路，包括取能、采樣電路、穩壓電路、控制電路、脈沖電路、儲能電路、驅動電路、激光發射頭，晶閘管的兩端連接取能、采樣電路，取能、采樣電路分別連接穩壓電路與控制電路，穩壓電路分別連接儲能電路與控制電路，儲能電路分別連接脈沖電路與驅動電路，脈沖電路還分別與控制電路與驅動電路連接，驅動電路連接激光發射頭。該方案中沒有對過壓保護動作的檢測進行說明。
[0008]綜上所述，現有技術中普通晶閘管過壓保護動作的檢測方法不適用于光控晶閘管，而針對光控晶閘管僅僅是判斷光控晶閘管是否擊穿，或者是通過光纖發射器的發光來粗略判斷光控晶閘管的好壞，而沒有針對光控晶閘管的過壓保護是否動作進行的檢測。
【發明內容】

[0009]本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種實現方法簡單、檢測結果精確、有利于延長光控晶閘管使用壽命的光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法；本發明進一步提供一種結構簡單緊湊、方便進行判斷的狀態信號的生成
裝置
[0010]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為:
一種光控晶閘管內置過壓保護動作的檢測方法，步驟為:
(1)當光控晶閘管承受正向電壓時，對晶閘管的電壓狀態進行采集并將電壓穩定在晶閘管的標稱穩壓值內，對該電壓狀態信號進行整形后得到晶閘管的狀態信號，轉化為光信號后發送至控制系統；當光控晶閘管承受反向電壓時，不進行操作；
(2)控制系統接收晶閘管的狀態信號，將晶閘管的狀態信號與控制系統的觸發控制信號進行相與，得到相與后信號；在控制系統的觸發信號的每個上升沿時刻生成一個檢測脈沖，在檢測脈沖的控制下由相與后信號生成過壓檢測結果；
(3)在每個工頻周期時刻之后至下個檢測脈沖到來之前讀取過壓檢測結果，若為高電平時，判斷過壓保護已經動作，若為低電平時，判斷過壓保護尚未動作。
[0011]作為本發明方法的進一步改進:所述步驟(2)中生成過壓檢測結果的方法為:輸入相與后信號，在檢測脈沖到來時刻，過壓檢測結果取相與后信號電壓且保持不變直到下個檢測脈沖到來。
[0012]一種狀態信號的生成裝置，包括位于每個晶閘管級中光控晶閘管兩端的第一檢測電路、第二檢測電路；所述第一檢測電路一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管的一端連接，另一端通過SVC晶閘管級中的靜態均壓電阻R2與所述第二檢測電路連接；所述第二檢測電路的另一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管另一端相連；所述第一檢測電路、第二檢測電路分別檢測兩個反并聯光控晶閘管中對應光控晶閘管的電壓狀態，輸出晶閘管狀態信號。
[0013]所述第一檢測電路包括第一穩壓管V1、第一分壓電阻R3、第一施密特觸發電路及第一光纖發射回路；所述第一穩壓管Vl與所述第一分壓電阻R3并聯；所述第一施密特觸發電路的一端連接第一穩壓管VI，另一端連接第一光纖發射回路；所述第一光纖發射回路另一端連接電源。
[0014]所述第二檢測電路包括第二穩壓管V3、第二分壓電阻R6、第二施密特觸發電路及第二光纖發射回路；所述第二穩壓管V3與所述第二分壓電阻R6并聯；所述第二施密特觸發電路的一端連接第二穩壓管V3，另一端連接第二光纖發射回路；所述第二光纖發射回路另一端連接電源；所述第一穩壓管Vl與所述第二穩壓管V3方向相反。
[0015]作為本發明裝置的進一步改進:所述第一施密特觸發電路包括第一電阻R4、第一電容C4及第一非門S1、第二非門S2 ;所述第一非門SI與第二非門S2串聯，所述第一非門SI與第二非門S2的串聯分別與第一電阻R4、第一電容C4并聯；
作為本發明裝置的進一步改進:所述第一光纖發射回路包括依次串聯的第一三極管V2、第一光纖發射器Tl及第三電阻R5。
[0016]作為本發明裝置的進一步改進:所述第二施密特觸發電路包括第二電阻R7、第二電容C6及第三非門S3、第四非門S4 ;所述第三非門S3與第四非門S4串聯，所述第一非門SI與第二非門S2的串聯分別與第二電阻R7、第二電容C6并聯；
作為本發明裝置的進一步改進:所述第二光纖發射回路包括依次串聯的第二三極管V4、第二光纖發射器T2及第四電阻R8。
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在于:
(1)本發明通過將采集到的晶閘管的狀態信號與觸發信號相與得到的高電平來判斷過壓保護已經動作，實現方法簡單且檢測結果精確，能夠實時檢測過壓保護的動作，有效的了解光控晶閘管的運行狀況，有利于延長光控晶閘管的壽命；
(2)本發明通過設置兩個檢測電路分別檢測SVC晶閘管級兩個光控晶閘管的晶閘管狀態，并通過穩壓、整流后轉化為光信號輸出，結構簡單緊湊同時經過檢查電路得到的晶閘管狀態信號便于進行后續的過壓保護動作的判斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法的流程示意圖。
[0019]圖2是本發明在具體實施例中正常觸發時晶閘管狀態信號的工作時序示意圖。
[0020]圖3是本發明在具體實施例中過壓保護時的工作時序。
[0021]圖4是本發明狀態信號的生成裝置的結構示意圖。
[0022]圖5是本發明在具體實施例中第一檢測電路的結構示意圖。
[0023]圖6是本發明在具體實施例中第二檢測電路的結構示意圖。
[0024]圖7是本發明在具體實施例中第一檢測電路工作時序示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
[0026]如圖1所示，本發明光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法，步驟為:
(O當光控晶閘管承受正向電壓時，對晶閘管的電壓狀態進行采集并將電壓穩定在晶閘管的標稱穩壓值內，對該電壓狀態信號進行整形后得到晶閘管的狀態信號，轉化為光信號后發送至控制系統；當光控晶閘管承受反向電壓時，不進行操作；
(2)控制系統接收晶閘管的狀態信號，將晶閘管的狀態信號與控制系統的觸發控制信號進行相與，得到相與后信號；在控制系統的觸發信號的每個上升沿時刻生成一個檢測脈沖，在檢測脈沖的控制下由相與后信號生成過壓檢測結果；
(3)在每個工頻周期時刻之后至下個檢測脈沖到來之前讀取過壓檢測結果，若為高電平時，判斷過壓保護已經動作，若為低電平時，判斷過壓保護尚未動作。
[0027]步驟(2)中生成過壓檢測結果的方法為:輸入相與后信號，在檢測脈沖到來時刻，過壓檢測結果取相與后信號的電壓且保持不變直到下個檢測脈沖到來。
[0028]實際工作過程中，是由多個晶閘管級共同承擔系統電壓，如圖2所示，本發明在具體實施例中正常觸發時晶閘管狀態信號的工作時序，當所有光控晶閘管正常觸發導通時，控制系統的觸發控制信號與晶閘管的狀態信號沒有交集，即狀態信號的高低電平是交錯分布的。[0029]當某個光控晶閘管不能正常觸發導通時，系統電壓會直接加該光控晶閘管上，達到光控晶閘管內置的過壓保護值后，強制其觸發導通，保護晶閘管免于擊穿。如圖3所示，本發明在具體實施例中過壓保護時的工作時序，晶閘管電壓在to- tl時刻高于晶閘管標稱穩壓值，而在tl-t2時刻由于出現不能正常觸發導通，系統電壓在tl-t2時刻直接加在光控晶閘管上而使得晶閘管電壓也高于晶閘管標稱穩壓值，對該電壓信號進行整形后得到的晶閘管狀態信號在t0-t2時刻均保持高電平。本實施例中，在觸發控制信號的上升沿延遲幾個微秒后生成一個檢測脈沖，將這個檢測脈沖送入D觸發器的脈沖端，將觸發控制信號與晶閘管的狀態信號相與產生的tl-t2時刻的高電平送入D觸發器的D端，D觸發器的輸出即是過壓檢測結果。在每個工頻周期的t3時刻之后，下個過壓檢測脈沖之前的時間內讀取此高電平信號，即可檢測出光控晶閘管內置過壓保護已經動作，若讀取為高電平，則判斷過壓保護已經動作，若讀取為低電平，則判斷過壓保護尚未動作。
[0030]如圖4所示，本發明在具體實施例中狀態信號的生成裝置結構，包括兩個反并聯的光控晶閘管第一光控晶閘管TI和第二光控晶閘管T2、由第五電阻Rl和第三電容Cl串聯構成的動態均壓回路、位于光控晶閘管兩端的第一檢測電路和第二檢測電路以及連接在第一檢測電路與第二檢測電路之間的靜態均壓電阻R2。第一檢測電路一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管的一端連接，另一端通過SVC晶閘管級中的靜態均壓電阻R2與第二檢測電路連接，第二檢測電路的另一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管另一端相連。第一檢測電路、第二檢測電路分別檢測SVC晶閘級中兩個反并聯光控晶閘管中對應的光控晶閘管的電壓狀態，輸出晶閘管狀態信號至SVC的控制系統。
[0031]如圖5所示，本發明在具體實施例中第一檢測電路的結構，包括第一穩壓管V1、第一分壓電阻R3、第一施密特觸發電路及第一光纖發射回路。第一穩壓管Vl與第一分壓電阻R3并聯，第一施密特觸發電路的一端連接第一穩壓管VI，另一端連接第一光纖發射回路；第一光纖發射回路另一端連接電源。第一施密特觸發電路由第一電阻R4、第一電容C4及第一非門S1、第二非門S2構成，其中第一非門SI與第二非門S2串聯，第一非門SI與第二非門S2的串聯分別與第一電阻R4、第一電容C4并聯。第一光纖發射回路由第一三極管V2、第一光纖發射器Tl及第三電阻R5構成，第一三極管V2、第一光纖發射器Tl及第三電阻R5依次串聯。
[0032]如圖6所示，本發明在具體實施例中第二檢測電路的結構，包括第二穩壓管V3、第二分壓電阻R6、第二施密特觸發電路及第二光纖發射回路。第二穩壓管V3與第二分壓電阻R6并聯，第二施密特觸發電路的一端連接第二穩壓管V3，另一端連接第二光纖發射回路，第二光纖發射回路另一端連接電源。第二施密特觸發電路由第二電阻R7、第二電容C6及第三非門S3、第四非門S4構成，其中第三非門S3與第四非門S4串聯，第三非門S3與第四非門S4的串聯分別與第二電阻R7、第二電容C6并聯。第二光纖發射回路由第二三極管V4、第二光纖發射器T2及第四電阻R8構成，其中第二三極管V4、第二光纖發射器T2及第四電阻R8依次串聯。
[0033]本實施例中，第一檢測電路的的第一穩壓管Vl與第二檢測電路的第二穩壓管V3方向相反。由于當第一光控晶閘管Tl導通時，第一檢測電路工作，第二檢測電路不工作，相應的第二光控晶閘管T2導通時，第一檢測電路不工作，第二檢測電路工作，因此由第一檢測電路I與第一光控晶閘管Tl對應,即第一檢測電路檢測第一光控晶閘管Tl的狀態,相應的第二光控晶閘管T2與第二檢測電路對應，檢測第二檢測電路的狀態。
[0034]當第一光控晶閘管Tl承受正向電壓時，第一檢測電路工作，第二檢測電路不工作。如圖7所示，本發明在具體實施例中第一檢測電路工作時序，第一檢測電路的第一分壓電阻R3與外部的靜態均壓電阻R2分擔晶閘管級的電壓，當第一分壓電阻R3分擔的電壓超過第一穩壓管Vl的穩壓值時，Uvl點的電壓穩定在晶閘管標稱穩壓值內，Uvl點位于第一穩壓管Vl的負極；Uvl點的電壓經過由第一電阻R4、第一電容C4及第一非門S1、第二非門S2構成施密特觸發器后整形為方波信號Uv2，Uv2點位于施密特觸發器的負極。方波信號Uv2通過第一光纖發射器Tl、第一三極管V2、第三電阻R5組成的第一光纖發射回路轉換為光信號，由光纖傳輸至控制系統進行接收。
[0035]當第二光控晶閘管T2承受正向電壓時，第二檢測電路工作，第一檢測電路不工作，第二檢測電路工作原理與第一檢測電路原理相同。
[0036]上述只是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法，其特征在于，步驟為: (1)當光控晶閘管承受正向電壓時，對晶閘管的電壓狀態進行采集并將電壓穩定在晶閘管的標稱穩壓值內，對該電壓狀態信號進行整形后得到晶閘管的狀態信號，轉化為光信號后發送至控制系統；當光控晶閘管承受反向電壓時，不進行操作； (2)控制系統接收晶閘管的狀態信號，將晶閘管的狀態信號與控制系統的觸發控制信號進行相與，得到相與后信號；在控制系統的觸發信號的每個上升沿時刻生成一個檢測脈沖，在檢測脈沖的控制下由相與后信號生成過壓檢測結果； (3)在每個工頻周期時刻之后至下個檢測脈沖到來之前讀取過壓檢測結果，若為高電平時，判斷過壓保護已經動作；若為低電平時，判斷過壓保護尚未動作。
2.根據權利要求1所述的光控晶閘管內置過壓保護的檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)中生成過壓檢測結果的方法為:輸入相與后信號，在檢測脈沖到來時刻，過壓檢測結果取相與后信號電壓并保持不變直到下個檢測脈沖到來。
3.一種采用上述權利要求1或2所述檢測方法的狀態信號的生成裝置，其特征在于:包括位于每個晶閘管級中光控晶閘管兩端的第一檢測電路、第二檢測電路；所述第一檢測電路一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管的一端連接，另一端通過SVC晶閘管級中的靜態均壓電阻R2與所述第二檢測電路連接；所述第二檢測電路的另一端與SVC晶閘管級中反并聯的兩個光控晶閘管另一端相連；所述第一檢測電路檢測、第二檢測電路分別檢測兩個反并聯光控晶閘管中對應光控晶閘管的電壓狀態，輸出晶閘管狀態信號； 所述第一檢測電路包括第一穩壓管V1、第一分壓電阻R3、第一施密特觸發電路及第一光纖發射回路；所述第一穩壓管Vl與所述第一分壓電阻R3并聯；所述第一施密特觸發電路的一端連接第一穩壓管VI，另一端連接第一光纖發射回路；所述第一光纖發射回路另一端連接電源； 所述第二檢測電路包括第二穩壓管V3、第二分壓電阻R6、第二施密特觸發電路及第二光纖發射回路；所述第二穩壓管V3與所述第二分壓電阻R6并聯；所述第二施密特觸發電路的一端連接第二穩壓管V3，另一端連接第二光纖發射回路；所述第二光纖發射回路另一端連接電源；所述第一穩壓管Vl與所述第二穩壓管V3方向相反。
4.根據權利要求3所述的狀態信號的生成裝置，其特征在于:所述第一施密特觸發電路包括第一電阻R4、第一電容C4及第一非門S1、第二非門S2 ;所述第一非門SI與第二非門S2串聯，所述第一非門SI與第二非門S2的串聯分別與第一電阻R4、第一電容C4并聯。
5.根據權利要求4所述的狀態信號的生成裝置，其特征在于:所述第一光纖發射回路包括依次串聯的第一三極管V2、第一光纖發射器Tl及第三電阻R5。
6.根據權利要求3所述的狀態信號的生成裝置，其特征在于:所述第二施密特觸發電路包括第二電阻R7、第二電容C6及第三非門S3、第四非門S4 ;所述第三非門S3與第四非門S4串聯，所述第一非門SI與第二非門S2的串聯分別與第二電阻R7、第二電容C6并聯。
7.根據權利要求6所述的狀態信號的生成裝置，其特征在于:所述第二光纖發射回路包括依次串聯的第二三極管V4、第二光纖發射器T2及第四電阻R8。
【文檔編號】H03K17/08GK103457590SQ201310387099
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】楊磊, 曹洋, 譚勝武, 徐振, 初蕊, 呂順凱, 王桂華, 周方圓, 彭勃, 梁文超 申請人:株洲變流技術國家工程研究中心有限公司